莱索托旱地玉米农业气候适宜性区划外文翻译资料

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莱索托旱地玉米农业气候适宜性区划

Mokhele Edmond Moeletsi amp; Sue Walker

摘要：

对南非莱索托旱地农业下的玉米气候潜力进行了调查，采用了五个适宜性指数，其中包括大于1500个生长季度的累积热量的概率，无霜生长季的概率，季节性降雨超过500 mm的概率，开花期至灌浆期间的干旱概率和一个地区的坡度。 为每个参数准备了一个地理信息系统层，并且每个气候适应性指数的层覆盖使用不同权重，以获得莱索托的农业气候玉米适宜性图。这种分析产生了不同的适宜性等级。这种变异性指出了，当试图确定可以优化气候变化环境中雨育玉米生产的管理策略时，需要确认普遍的气候约束因素。

1研究地概况：

农业气候适宜性区划是根据气候因素对特定作物种植的有利性的区划，将特定区域划分为几个区域（FAO 1996; Todorov 1981; Zullo et al。2006）。 这在新的土地的农业规划和已经在种植土地的优化使用有重要意义（Bishnoi 1989; Yazdanpanah等2001）。 为了尽量减少作物歉收，特定作物在引进前要对当地的气候适应性作相关研究（Todorov，1981）。 这种表征很重要，因为它通过指出不同因素相互作用影响气候适应性的方式来制定规划进程（Bishnoi 1989）。

全方位的农业气候分析有助于选择合适的作物搭配和确定有限的土地资源的最佳使用方式（Bishnoi 1989）。虽然传统的学术研究表明，可以将作物引入到与作物原来的气候相似的地区，但是由于基于平均值的气候相似性并不能保证存在，所以在试验地区（Todorov 1981）有许多作物歉收的情况（Primault 1977）。由于基于平均值的气候相似性并不能保证适宜的条件（Primault 1977），因此试验地区许多作物存在歉收的情况（Todorov 1981）。平均值通常代表作物在整个生长期间所需的条件，因为降水分布随机变化和其他变量对作物的表现产生重要影响（Geerts等，2006;Holzkauml;mper等，2010; Primault 1977）。作物需求状况比年降水量和月度温度的简单平均值更有用，因为它们在作物生长周期的特定时间表示具体要求（Zullo et al。2006）。

农业气候分区有助于引进新的作物或品种。如果作物可以相当快地种植，产量高于以前的品种，如果农民相信这些作物可以改善其粮食安全或具有很高的收益潜力，那么这种方法从社会经济的角度来看是有意义的（Primault 1977;粮农组织，1996年）。作物的农业气候分区必须分别对每种作物进行，因为不同的作物具有不同的农业气候要求和对气候的不同反应（Geerts et al。2006）。当某一作物的品种或品种具有不同的农业气候要求或生长季节的长度时，应为每种品种分别进行分区(Todorov 1981)。另外，适合农业的地区是通过评估其他环境成分（土壤和地势）以及对当地生物物理限制的理解来确定的。在这种评估中，涉及许多变量，每个变量都应根据其对最佳生长条件的相对影响进行加权（Ceballos-Silva和Lopez-Blanco 2003）。本文尝试利用温度和降雨指数来进行农业气候分区，确定莱索托雨育玉米生产可变适应性的亚区域。

2材料及方法

2.1研究地概况

莱索托位于南部非洲北部，南纬28°至31°，东经27°和30°（图1）。该国面积大约为30,355平方公里，最高处位于Drakensberg悬崖，海拔高度在1400-3482米（Chakela，1999）之间。行政上分为十个区：Berea，Butha Buthe，Leribe，Mafeteng，Maseru，Mohales Hoek，Mokhotlong，Qachas Nek，Quthing和Thaba Tseka（图1）。农业生态上，该国分为四个区域：低地（距南非西部边界20-50公里的地带），海拔1400-1800米；山麓，海拔1800-2000米；森曲河谷（从Mohale的Hoek和南部的Quthing延伸到东北的Mokhotlong），海拔1400-1800米；山区（高地）发生在海拔2000-340米（图1） ）（Chakela 1999;莱索托气象服务1999年）。

虽然该国的气候类型被归类为温带，但由于北部和东部边界地区不均匀的和空间变化的降水（Chakela 1999; Wilken 1978），降水量范围从Senqu河谷500毫米/年到少数地区1200毫米/年，这些地区是作物的最低限度种植区。。大部分降雨发生在10月至4月。12月和2月份是降雨季高峰期，此时国家大部分地区每月记录超过100毫米，而大多数地方（lt;10毫米）的最低降雨量，发生在六月和七月（Hyden，1996年;莱索托气象服务2000; Moeletsi，2004年）。冬季每月平均最低气温范围从高地的-6.3℃到低地的5.1℃; 冬季（5月至7月）零度以下气温普遍，但也可能在夏季出现。月平均最高气温（高原16.5℃，低地29℃）发生在11月至2月。最高气温发生在一月份（莱索托气象服务2000年）。

图1莱索托四个农业生态区和十个区

除了天气和气候条件造成的限制外，全国只有约15％的地区是可耕种的，其余的由岩石和陡坡组成（Jayamaha 1979）。由于这个和其他局限性，莱索托经常面临玉米短缺的情况（大多数巴斯托的主要主要粮食作物），其产量的特点是产量低（FAOSTAT 2011）。

2.2数据

数据包括莱索托30个气候站的温度和降水参数以及选定的62个降雨站的降水参数（图2）。这些信息是从莱索托气象局获得的，时间为1960年至2008年，一共48年。通过使用南非八个附近车站的数据进一步提高了插值过程。数据经过质量检查，缺失值通过使用反向距离法降雨和英国传统的最低和最高温度方法估算的（Moeletsi 2004）。

图2莱索托降雨和气候站的分布由莱索托气象部门提供数据

2.3地图和地理信息系统处理

温度和降雨指数用于对莱索托旱地玉米种植进行农业气候区划，通过绘制两个指标，并对地图输出进行光栅化处理，以便产生标准化的1times;1公里网格单元，将其分为适合的和不合适的区域。这些适宜性等级进一步分为四个子类，分配加权值：1为不合适种植区域，2为较适合种植区域，3为适合种植区域，4为最适合的种植区域。

2.4 方法

该方法的第一步是根据玉米作物需水量来确定适当的指数（Todorov，1981）。五种气候适宜性指标（表1）用于确定适合玉米的旱地。

表1 莱索托旱地玉米生产适宜区域的标准

季节性热单位的POHU大于1500的概率，季节性热单位的POHU概率大于1500，无霜季节的POFF概率，季节性降水超过500毫米的POSR概率，玉米作物开花至灌浆期的PODS的干旱概率。，无霜季节的POFF概率，季节性降水超过500毫米的POSR概率，玉米作物开花至灌浆期的PODS的干旱概率。

2.4.1生长度日

为了能够成熟，普通的玉米品种需要1500多个生长日（GDD），并确定每个站的GDD或热单位（POHU）大于1,500 GDD的概率。10月被认为是生长季节的开始，4月份被作为结束。使用STATISTICA的5％显着性水平的逐步回归方法，用于确定估算没有数据的区域的合适的线性回归模型，结果与海拔高度，纬度，经度和距离相关。POHU小于40％的地区被认为是不利于种植玉米，并被排除在进一步调查之外，因为热单位积累影响作物从种植到成熟的发展。

2.4.2无霜季节的概率

由于玉米幼苗受到霜冻的危害，玉米的重要要求之一是无霜季节（Brown 1977; Doorenbos and Kassam 1988; Shaw and Newman 1991）。本研究的霜冻温度阈值为0℃，每个测站确定了10月至4月季节无霜季节（POFF）的概率。在海拔高度，纬度，经度和距离方面，采用逐步回归法在5％显着性水平下，对结果进行了回归分析，以确定不存在任何数据的区域的合适线性回归模型。POFF小于40％的地区被认为不适合种植玉米，被排除在合适地区的结果图之外。

2.4.3季节性降水的概率

超过500毫米的季节性降水是最重要的玉米气候要求之一（Du Plessis 2003; Neild and Newman 1990; Sprague and Dudley 1988; Stone et al。1996），因此，季节性降雨（POSR）超过500 mm是为所有地面站计算的。使用地理变量（如纬度，经度，高度和海拔距离）的回归分析没有产生任何显著的结果，因此该指数的插值是通过嵌入ArcGIS Spatial Analyst工具（McCoy和Johnston 2001）中的反距离法进行的。POSR小于40％的地区被认为不适合旱地玉米生产。

2.4.4 15天干旱的概率

在开花期间至粮食物候阶段干旱发生情况是至关重要的（Cakir 2004; Doorenbos and Kassam 1988; Zaidi et al。2004）。在莱索托，这个阶段大概发生在12月份的早期种植作物直到2月份。所有地面站都确定以1mm作为阈值的15天干旱（PODS）的概率。值也通过反距离法进行插值。在该期间，有PODS在80％以上的区域被认为是不利的，而PODS小于40％的区域被认为更适合。

2.4.5坡度指数

选择斜率指标来分析莱索托起伏地形的影响。 这是重要的，因为玉米生产需要平滑的地形。

2.4.6综合农业气候指数

上述指标的选择是基于玉米生产的关键要求。一旦所有适用性指标都转换为栅格并重新分类，就会计算出一个合并的栅格（Yazdanpanah等，2001）。使用光栅计算器，与农学和农业气象专家协商，分配权重给每个栅格，如表2所示。开花时发生的单位累积热量，季节性降雨量和干旱法给出了更高的权重，因为它们是最重要的参数，其次是无霜生长季节和最低重量区域的坡度。

表2在莱索托划定适合旱地玉米生产区域的选定参数的比重

农业季节中无霜季的POFF概率，季节性降水的POSR超过500毫米的概率，季节性热单位的POHU大于1500的概率，干旱概率。

3结果与讨论

3.1生长度日大于1500GDD的概率

结果表明，所有台站的海拔与热单位指数高度相关。相关系数（r²）为0.8061（表3）。使用表3中的回归模型对热累积单位的插值结果如图1所示。在日平均温度相对较低的高地，GDD大于或等于1,500的概率为零。低地（Mohales Hoek，Mafeteng，Maseru，Berea，Leribe和Butha-Bu

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